JP7000809B2 - Step-down chopper circuit - Google Patents
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Description
本発明は、直流入力電圧を3レベルの直流電圧に降圧変換する降圧チョッパ装置に関する。 The present invention relates to a step-down chopper device that buck-converts a DC input voltage into a three-level DC voltage.
従来、3レベルの降圧チョッパ回路を備えた電力変換装置としては、例えば特許文献1に記載された電力変換装置が提案されている。
この電力変換装置は、三相整流回路の出力側に3レベルの降圧チョッパ回路を接続し、この降圧チョッパ回路の出力側にインバータを介してモータが接続されている。降圧チョッパ回路は、三相整流回路の正極側電線と負極側電線との間に第1及び第2のコンデンサが直列に接続され、これら第1のコンデンサと並列にスイッチング素子及びダイオードの第1直列回路が接続され、第2のコンデンサと並列にダイオード及びスイッチング素子の第2直列回路が接続されている。第1直列回路のスイッチング素子及びダイオードの接続点にリアクトルの一端が接続され、このリアクトルの他端と第2直列回路のダイオード及びスイッチング素子の接続点との間に出力コンデンサが接続されている。
Conventionally, as a power conversion device provided with a three-level step-down chopper circuit, for example, the power conversion device described in
In this power conversion device, a three-level step-down chopper circuit is connected to the output side of the three-phase rectifier circuit, and a motor is connected to the output side of the step-down chopper circuit via an inverter. In the step-down chopper circuit, the first and second capacitors are connected in series between the positive side electric wire and the negative negative side electric wire of the three-phase rectifying circuit, and the first series of the switching element and the diode is connected in parallel with these first capacitors. A circuit is connected, and a second series circuit of a diode and a switching element is connected in parallel with the second capacitor. One end of the reactor is connected to the connection point of the switching element and the diode of the first series circuit, and the output capacitor is connected between the other end of the reactor and the connection point of the diode and the switching element of the second series circuit.
この降圧チョッパ回路では、第1直列回路(又は第2直列回路)にサージ電圧による短絡故障が生じたときに、第2コンデンサ(又は第1コンデンサ)が過剰に昇圧されて耐圧破壊に至るおそれがある。
このような昇圧チョッパ回路のコンデンサの耐圧破壊を防止するために特許文献2に記載されている直流-直流変換装置が提案されている。
In this step-down chopper circuit, when a short-circuit failure occurs in the first series circuit (or the second series circuit) due to a surge voltage, the second capacitor (or the first capacitor) may be excessively boosted and the withstand voltage may be destroyed. be.
In order to prevent such breakdown of the withstand voltage of the capacitor of the step-up chopper circuit, the DC-DC converter described in Patent Document 2 has been proposed.
この直流-直流変換装置では、直流電源の正極側及び負極側にそれぞれリアクトルの一端が接続され、正極出力電線及び負極出力電線との間に、ダイオードと半導体スイッチング素子とを直列に接続した第1直列回路と、半導体スイッチング素子及びダイオードを直列に接続した第2直列回路とが直列に接続されている。そして、第1直列回路と並列に第1コンデンサが接続され、第2直列回路と並列に第2コンデンサが接続され、第1直列回路の半導体スイッチング素子及びダイオードの接続点に正極側のリアクトルの他端が接続され、第2直列回路のダイオード及び半導体スイッチング素子の接続点に負極側のリアクトルの他端が接続された構成とする。 In this DC-DC conversion device, one end of the reactor is connected to the positive electrode side and the negative electrode side of the DC power supply, respectively, and a diode and a semiconductor switching element are connected in series between the positive electrode output wire and the negative electrode output wire. A series circuit and a second series circuit in which a semiconductor switching element and a diode are connected in series are connected in series. Then, the first capacitor is connected in parallel with the first series circuit, the second capacitor is connected in parallel with the second series circuit, and the reactor on the positive side is added to the connection point of the semiconductor switching element and diode of the first series circuit. The end is connected, and the other end of the reactor on the negative side is connected to the connection point of the diode of the second series circuit and the semiconductor switching element.
この昇圧チョッパ回路で、第1直列回路(又は第2直列回路)に短絡故障が生じたときに、第2直列回路の半導体スイッチング素子(又は第1直列回路の半導体スイッチング素子をオン状態として第2コンデンサ(又は第1コンデンサ)が過剰に昇圧されて耐圧破壊することを防止するようにしている。 In this boost chopper circuit, when a short circuit failure occurs in the first series circuit (or the second series circuit), the semiconductor switching element of the second series circuit (or the semiconductor switching element of the first series circuit is turned on and the second is turned on. The capacitor (or the first capacitor) is excessively boosted to prevent the withstand voltage from being destroyed.
しかしながら、上記引用文献2に記載の先行技術では、昇圧チョッパ回路について短絡故障発生時にコンデンサの耐圧破壊を防止する構成が開示されているが、降圧チョッパ回路については短絡故障発生時にコンデンサの耐圧破壊を防止することには言及していない。
そこで、本発明は上述した引用文献1に係る発明の課題に着目してなされたものであり、スイッチング素子を含む直列回路に短絡故障が生じたときに、コンデンサの耐圧破壊を防止することができる降圧チョッパ回路及びこれを使用した電力変換装置を提供することを目的としている。
However, in the prior art described in Cited Document 2 above, a configuration is disclosed for a boost chopper circuit to prevent the withstand voltage of the capacitor from being broken when a short circuit failure occurs, but for a buck chopper circuit, the withstand voltage of the capacitor is broken when a short circuit failure occurs. No mention is made of prevention.
Therefore, the present invention has been made by paying attention to the problem of the invention according to the above-mentioned
上記目的を達成するために、本発明に係る降圧チョッパ回路の一態様は、
直流電源の正極に接続した正極側電源線と直流電源の負極に接続された負極側電源線と、正極側電源線及び負極側電源線の間で正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、第2ダイオード及び負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、チョッパリアクトルの他端と第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路である。この降圧チョッパ回路は、第1直列回路が短絡状態となったときに昇圧される第2コンデンサに対して少なくとも一部が第2直列回路に形成される第1バイパス電流路と、第2直列回路が短絡状態となったときに昇圧される第1コンデンサに対して少なくとも一部が第1直列回路に形成される第2バイパス電流路を備えている。
In order to achieve the above object, one aspect of the step-down chopper circuit according to the present invention is
The first capacitor and the first capacitor connected to the positive side power supply line between the positive side power supply line connected to the positive side of the DC power supply, the negative side power supply line connected to the negative side of the DC power supply, and the positive side power supply line and the negative side power supply line . The capacitor series circuit of the second capacitor connected to the negative side power supply line, and the first switching element and the first diode connected to the positive side power supply line are connected in series and connected in parallel with the first capacitor. The first series circuit, the second series circuit in which the second switching element connected to the second diode and the power supply line on the negative side are connected in series and connected in parallel with the second capacitor, and the first switching of the first series circuit. A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the element and the first diode, and an output capacitor connected between the other end of the chopper reactor and the connection point between the second diode of the second series circuit and the second switching element. It is a step-down chopper circuit equipped with. This step-down chopper circuit includes a first bypass current path in which at least a part of the second capacitor that is boosted when the first series circuit is short-circuited is formed in the second series circuit, and a second series circuit. It is provided with a second bypass current path in which at least a part thereof is formed in the first series circuit with respect to the first capacitor which is boosted when the circuit is short-circuited.
本発明の一態様によれば、スイッチング素子を含む第1直列回路及び第2直列回路の一方に短絡故障が生じたときに、短絡故障した直列回路から短絡電流が供給されるコンデンサに対して短絡電流のバイパス電流路を形成するので、短絡故障が生じたときにコンデンサが昇圧されることを防止して耐圧破壊を防止できる降圧チョッパ回路を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, when a short circuit failure occurs in one of the first series circuit including the switching element and the second series circuit, a short circuit is made to the capacitor to which the short circuit current is supplied from the short circuit failure series circuit. Since a current bypass current path is formed, it is possible to provide a step-down chopper circuit that can prevent the capacitor from being boosted when a short-circuit failure occurs and prevent breakdown voltage breakdown.
次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals.
Further, the embodiments shown below exemplify an apparatus or method for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the material, shape, structure, and the like of the component parts. The arrangement etc. is not specified to the following. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims described in the claims.
以下、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置について図面を参照して説明する。
電力変換装置は、図1に示すように、直流電源11と、DC-DCコンバータを構成する降圧チョッパ回路12と、インバータ13と、例えばモータで構成される負荷14とを備えている。
Hereinafter, the power conversion device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the power conversion device includes a
降圧チョッパ回路12は、直流電源11に接続される入力側正極端子tip及び入力側負極端子tinと、インバータ13に接続される出力側正極端子top及び出力側負極端子tonとを備えている。入力側正極端子tip及び入力側負極端子tinには、入力側正極電線(正極側電源線)Lip及び入力側負極電線(負極側電源線)Linが接続されている。なお、本実施形態では入力側正極電線Lipにはヒューズや電流遮断装置で構成される電流遮断器21及びフィルタリアクトル22が介挿されている。ここで、フィルタリアクトル22は、直流電源11の急変動を抑制するために設けられている。
The step-
また、降圧チョッパ回路12は、入力側正極電線Lipのフィルタリアクトル22の後段側と入力側負極電線Linとの間に、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2を直列に接続されたコンデンサ直列回路SC0が接続されている。
また、降圧チョッパ回路12は、入力側正極電線Lip及び入力側負極電線Lin間に、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2と並列に第1直列回路SC1及び第2直列回路SC2が接続されている。第1直列回路SC1は、入力側正極電線Lipに接続された第1半導体スイッチング素子SW1と逆接続の第1ダイオードD1とが直列に接続されている。第2直列回路SC2は、第1直列回路SC1のCの第2コンデンサC2と並列に接続された第2ダイオードD2と第2半導体スイッチング素子SW2とが直列に接続されている。ここで、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2は、例えばMOSFETで構成されている。
Further, the step-
Further, in the step-
具体的には、第1半導体スイッチング素子SW1のドレインが入力側正極電線Lipに接続され、ソースが第1ダイオードD1のカソードに接続されている。第2ダイオードD2はカソードが第1ダイオードD1のアノードに接続され、アノードが第2半導体スイッチング素子SW2のドレインに接続されている。第2半導体スイッチング素子SW2のソースは入力側負極電線Linに接続されている。 Specifically, the drain of the first semiconductor switching element SW1 is connected to the input side positive electrode wire Lip, and the source is connected to the cathode of the first diode D1. The cathode of the second diode D2 is connected to the anode of the first diode D1, and the anode is connected to the drain of the second semiconductor switching element SW2. The source of the second semiconductor switching element SW2 is connected to the input side negative electrode wire Lin.
これら半導体スイッチング素子SW1及びSW2は、MOSFETに限らず絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ワイドバンドギャップ半導体スイッチング素子等の他の半導体スイッチング素子を適用することができる。また、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2は、ワイドバンドギャップ半導体素子以外の半導体素子で構成され、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の耐圧より低い耐圧に設定されている。 These semiconductor switching elements SW1 and SW2 are not limited to MOSFETs, and other semiconductor switching elements such as isolated gate bipolar transistors, bipolar transistors, and wideband gap semiconductor switching elements can be applied. Further, the first diode D1 and the second diode D2 are composed of semiconductor elements other than the wide bandgap semiconductor element, and are set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2.
さらに、降圧チョッパ回路12は、第1直列回路SC1の第1半導体スイッチング素子SW1及び第1ダイオードD1間の接続点に一端が接続されたチョッパリアクトル23と、このチョッパリアクトル23の他端と第2直列回路SC2の第2ダイオードD2及び第2半導体スイッチング素子SW2の接続点との間に接続された出力コンデンサCoとを備えている。出力コンデンサCoの両端が出力側正極端子top及び出力側負極端子tonに接続されている。
Further, the step-down
そして、第1直列回路SC1の半導体スイッチング素子SW1及び第2直列回路SC2の半導体スイッチング素子SW2の制御端子となるゲート端子には制御装置24から第1ゲート信号Sg1及び第2ゲート信号Sg2が個別に供給されている。
第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2には、それぞれ端子間電圧Vc1及びVc2を検出する第1電圧センサSV1及び第2電圧センサSV2が設けられ、これら第1電圧センサSV1及び第2電圧センサSV2で検出した端子間電圧Vc1及びVc2が制御装置24に供給されている。
Then, the first gate signal Sg1 and the second gate signal Sg2 are individually supplied from the
The first capacitor C1 and the second capacitor C2 are provided with a first voltage sensor SV1 and a second voltage sensor SV2 for detecting the voltage between terminals Vc1 and Vc2, respectively. The detected inter-terminal voltages Vc1 and Vc2 are supplied to the
制御装置24では、第1コンデンサC1の端子間電圧Vc1及び第2コンデンサC2の端子間電圧Vc2に基づいて第1直列回路SC1及び第2直列回路SC2の一方に短絡故障が生じているか否かを判定する。すなわち、第1コンデンサC1の端子間電圧Vc1が予め設定した電圧値(設定電圧値)未満であるときには第2直列回路SC2が正常であると判定する。また、端子間電圧Vc1が設定電圧値以上となったときには第2直列回路SC2が短絡故障を生じていると判定する。さらに、第2コンデンサC2の端子間電圧Vc2が予め設定した電圧値(設定電圧値)未満であるときには第1直列回路SC1が正常であると判定する。また、端子間電圧Vc2が設定電圧値以上となったときに第2直列回路SC2が短絡故障を生じていると判定する。
In the
また、制御装置24は、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が生じていると判定したときに、インバータ13の各半導体スイッチング素子をオフ状態に制御する。これと同時に、制御装置24は、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)への充電電流の供給を阻止するように第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオン状態に制御する。
Further, the
次に、上記第1実施形態の動作を説明する。
直流電源11から出力される直流電圧が降圧チョッパ回路12で所定電圧に降圧されてインバータ13に供給され、このインバータ13で直流電圧を例えば三相交流電圧に変換して負荷である三相モータ14に供給して、三相モータ14を駆動する。
このとき、降圧チョッパ回路12では、先ず、制御装置24によって第1半導体スイッチング素子SW1がオン状態に制御され、且つ第2半導体スイッチング素子SW2がオン状態に制御される。これにより、第1コンデンサC1から1半導体スイッチング素子SW1、チョッパリアクトル23、出力コンデンサCo、第2半導体スイッチング素子SW2第2コンデンサC2を通じて第1コンデンサC1に戻る電流路が形成される。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
The DC voltage output from the
At this time, in the step-down
また、制御装置24によって、第1スイッチング素子SW1がオン状態に制御され、第2スイッチング素子SW2がオフ状態に制御されると、第1コンデンサC1から第1半導体スイッチング素子SW1、チョッパリアクトル23、出力コンデンサCo、第2ダイオードD2を通じて第1コンデンサC1に戻る電流路が形成される。
さらに、制御装置24によって、第1半導体スイッチング素子SW1がオフ状態に制御され、且つ第2半導体スイッチング素子SW2がオン状態に制御されると、第2コンデンサC2から第1ダイオードD1、チョッパリアクトル23、出力コンデンサCo、第2半導体スイッチング素子SW2を通じて第2コンデンサC2に戻る電流路が形成される。
Further, when the first switching element SW1 is controlled to the ON state and the second switching element SW2 is controlled to the OFF state by the
Further, when the first semiconductor switching element SW1 is controlled to the off state and the second semiconductor switching element SW2 is controlled to the on state by the
また、制御装置24によって、第1半導体スイッチング素子SW1がオフ状態に制御され、第2半導体スイッチング素子SW2がオフ状態に制御されると、第1ダイオードD1からチョッパリアクトル23、出力コンデンサCo、第2ダイオードD2を通じて第1ダイオードD1に戻る電流路が形成される。
これによって、出力コンデンサCoの正極の電圧値が第1コンデンサC1の電圧値と第2コンデンサC2の電圧値との合計値よりも小さくなるように、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2のオンオフ動作が繰り返され、オンオフの時比率の大きさ、すなわちデューティ比が制御される。
Further, when the first semiconductor switching element SW1 is controlled to the off state and the second semiconductor switching element SW2 is controlled to the off state by the
As a result, the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element so that the voltage value of the positive electrode of the output capacitor Co becomes smaller than the total value of the voltage value of the first capacitor C1 and the voltage value of the second capacitor C2. The on / off operation of SW2 is repeated, and the magnitude of the on / off time ratio, that is, the duty ratio is controlled.
このような降圧チョッパ回路12では、故障が発生したときは、降圧チョッパ回路12の半導体スイッチング素子SW1及びSW2をオフしたり、後段の負荷14を駆動するインバータ13の半導体スイッチング素子をオフしたりして、負荷である三相モータ14に電流が流れないようにして保護を図るのが一般的である。
しかしながら、降圧チョッパ回路12では、片側の直列回路、例えば第1直列回路SC1の第1半導体スイッチング素子SW1と第1ダイオードD1とが電圧サージなどで短絡故障したとき、通常の対策として、インバータ13の半導体スイッチング素子をオフすることにより負荷となる三相モータ14を降圧チョッパ回路12から切り離し、降圧チョッパ回路12のもう一方の第2直列回路SC2の第2半導体スイッチング素子SW2をオフ状態とする操作を行う。
In such a step-down
However, in the step-down
このとき、フィルタリアクトル22、短絡故障した第1スイッチング素子SW1、第1ダイオードD1及び反対側の第2コンデンサC2が直流電源11に対して直列共振回路を形成する。このため、第2コンデンサC2の端子間電圧Vc2が、通常動作時の電圧よりも遥かに高くなってしまう。通常時には、第2コンデンサC2の電圧は、直流電源11の半分の電圧で運転するため、この直列共振回路によって、第2コンデンサC2の電圧は通常時の3倍程度以上に達しようとする。第2コンデンサC2の耐圧が低い場合は、耐圧破壊し、そのエネルギが解放されて、爆発や焼損するおそれがある。
At this time, the
また、図1のように直流電源11とフィルタリアクトル22と直列に電流遮断装置やヒューズなどの電流遮断器21を設けて、この電流遮断器21によって直列共振電流の遮断を図ることになる。
しかしながら、ヒューズの溶断には大きな電流が必要であり、また、時間が掛かるため、先に第2コンデンサC2の電圧が上昇してしまう。一方、電流遮断装置で遮断するには、フィルタリアクトル22のインダクタンスが大きなために、速い遮断を行うことができない。すなわち、速い遮断を行った場合には、半導体スイッチング素子などではオフサージを生じて破壊され、短絡故障となった場合には、直列共振電流を遮断することができなくなってしまうことから、遮断もゆっくりとしたものとする必要がある。また、機械的な接触遮断装置で直列共振電流を遮断してコンデンサC2の耐圧破壊を防ぐことは困難である。したがって、直列共振電流の遮断によって第2コンデンサC2の耐圧破壊を防止することはできない。
Further, as shown in FIG. 1, a
However, since a large current is required to blow the fuse and it takes time, the voltage of the second capacitor C2 rises first. On the other hand, in order to cut off with a current cutoff device, fast cutoff cannot be performed because the inductance of the
このため、第1実施形態では、第1直列回路SC1に短絡故障が発生し、これによって第2コンデンサC2の端子間電圧Vc2が予め設定した設定値まで上昇すると、制御装置24によって、第1直列回路SC1の短絡故障が発生したことが検出される。この短絡故障の発生を検出すると制御装置24は、インバータ13に含まれる半導体スイッチング素子をオフ状態に制御して、負荷である三相モータ14を降圧チョッパ回路12から切り離す。
Therefore, in the first embodiment, when a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 and the terminal voltage Vc2 of the second capacitor C2 rises to a preset value, the
これと同時に、第1直列回路SC1の半導体スイッチング素子SW1をオフ状態とするとともに、第2直列回路SC2の半導体スイッチング素子SW2をオン状態とする。このため、降圧チョッパ回路12は、図2に示すように、第1直列回路SC1では短絡故障が生じているので、半導体スイッチング素子SW1をオフ状態に制御しても閉路されず、短絡状態を維持する。このときの第2コンデンサC2に供給される直列共振電流は第1直列回路SC1が短絡故障しているので制御することができない。
At the same time, the semiconductor switching element SW1 of the first series circuit SC1 is turned off, and the semiconductor switching element SW2 of the second series circuit SC2 is turned on. Therefore, as shown in FIG. 2, since the step-down
第2直列回路SC2では、半導体スイッチング素子SW2がオン状態に制御されるが、ダイオードD2が逆方向接続されているので、ダイオードD2のカソード電圧が耐圧に達するまでは第2コンデンサC2が昇圧される。言い換えると、第2コンデンサC2の電圧を第2ダイオードD2のみによって保持することになる。
そして、ダイオードD2のカソード電圧が第2コンデンサC2の耐圧より低い電圧に達するとダイオードD2が降伏して、ダイオードD2及び第2半導体スイッチング素子SW2を通じる電流路が形成される(図示せず)。このため、第2コンデンサC2と並列に第1バイパス電流路が形成されるので、第2コンデンサC2の昇圧が停止されるとともに第2コンデンサC2の放電が開始される。
In the second series circuit SC2, the semiconductor switching element SW2 is controlled to be in the ON state, but since the diode D2 is connected in the opposite direction, the second capacitor C2 is boosted until the cathode voltage of the diode D2 reaches the withstand voltage. .. In other words, the voltage of the second capacitor C2 is held only by the second diode D2.
Then, when the cathode voltage of the diode D2 reaches a voltage lower than the withstand voltage of the second capacitor C2, the diode D2 yields to form a current path through the diode D2 and the second semiconductor switching element SW2 (not shown). Therefore, since the first bypass current path is formed in parallel with the second capacitor C2, the boosting of the second capacitor C2 is stopped and the discharge of the second capacitor C2 is started.
この第2ダイオードD2が降伏して第1バイパス電流路が形成されると、直流電源11が短絡故障している第1直列回路SC1と第2ダイオードD2の降伏によって短絡状態となる。このため、直流電源11から大きな短絡電流が流れることにより、電流遮断器21(ヒューズ等)によって電流経路が遮断され、降圧チョッパ回路12が停止する。
逆に、第2直列回路SC2が短絡故障した場合には、第1直列回路CS1の半導体スイッチング素子SW1をオン状態に制御することにより、第1コンデンサC1の昇圧を第1ダイオードで保持する。そして、第1ダイオードD1のカソード電圧が第1コンデンサの耐圧より低い電圧に達すると、第1ダイオードD1が降伏して第1直列回路SC1が短絡状態となり、第1コンデンサC1と並列に第2バイパス電流路が形成される。このため、第1コンデンサC1の昇圧が停止されるとともに放電が開始される。
When the second diode D2 yields to form the first bypass current path, the
On the contrary, when the second series circuit SC2 fails due to a short circuit, the boost of the first capacitor C1 is held by the first diode by controlling the semiconductor switching element SW1 of the first series circuit CS1 to the ON state. When the cathode voltage of the first diode D1 reaches a voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor, the first diode D1 yields and the first series circuit SC1 is short-circuited, and the second bypass is performed in parallel with the first capacitor C1. A current path is formed. Therefore, the boosting of the first capacitor C1 is stopped and the discharge is started.
この第1ダイオードD1が降伏して第2バイパス電流路が形成されると、直流電源11が短絡故障している第2直列回路SC2と第1ダイオードD1の降伏によって短絡状態となる。このため、電流遮断器21(ヒューズ等)によって電流経路が遮断されることにより、降圧チョッパ回路12が停止する。
このように、第1実施形態では、第1コンデンサC1の耐圧に対して、第1ダイオードD1の耐圧を低く設定する。また、第2コンデンサC2の耐圧に対して、第2ダイオードD2の耐圧を低く設定する。これと同時に、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生した場合に、第2直列回路SC2の第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1直列回路SC1の第1半導体スイッチング素子SW1)をオン状態とする。
When the first diode D1 yields and the second bypass current path is formed, the
As described above, in the first embodiment, the withstand voltage of the first diode D1 is set lower than the withstand voltage of the first capacitor C1. Further, the withstand voltage of the second diode D2 is set lower than the withstand voltage of the second capacitor C2. At the same time, when a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching of the first series circuit SC1) of the second series circuit SC2 is switched. The element SW1) is turned on.
これにより、第2ダイオードD2(又は第1ダイオードD1)が降伏することにより、第1コンデンサC1(又は第2コンデンサC2)の耐圧破壊を防止することができる。
このとき、降伏させる第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2を加工の容易なワイドバンドギャップ半導体以外の半導体で構成することにより、コンデンサC1及びC2の耐圧より低い耐圧を容易に設定することができる。
As a result, the second diode D2 (or the first diode D1) yields, so that the breakdown voltage of the first capacitor C1 (or the second capacitor C2) can be prevented from breaking down.
At this time, by configuring the first diode D1 and the second diode D2 to yield with a semiconductor other than the wide bandgap semiconductor which is easy to process, the withstand voltage lower than the withstand voltage of the capacitors C1 and C2 can be easily set.
次に、本発明の第2実施形態について図3及び図4を伴って説明する。
この第2実施形態では、コンデンサに対するバイパス電流路の形成を変更したものである。
第2実施形態では、第1直列回路SC1がワイドバンドギャップ半導体素子で構成された第1半導体スイッチング素子SW1と、同様にワイドバンドギャップ半導体素子で構成された逆流防止用の第1ダイオードD1とで直列回路を構成している。
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
In this second embodiment, the formation of the bypass current path for the capacitor is modified.
In the second embodiment, the first series circuit SC1 is composed of a first semiconductor switching element SW1 composed of a wide bandgap semiconductor element and a first diode D1 for backflow prevention similarly composed of a widebandgap semiconductor element. It constitutes a series circuit.
また、第1直列回路SC1は、第1半導体スイッチング素子SW1と並列に接続されたバイパス用半導体スイッチング素子SWB1と、第1ダイオードD1と並列に接続されたバイパス用ダイオードDB1とを備えている。
バイパス用半導体スイッチング素子SWB1及びバイパス用ダイオードDB1は、ワイドバンドギャップ半導体素子以外の半導体素子で構成されている。また、バイパス用ダイオードDB1は、第1ダイオードD1の耐圧及び第1コンデンサC1の耐圧より低い耐圧に設定されている。
Further, the first series circuit SC1 includes a bypass semiconductor switching element SWB1 connected in parallel with the first semiconductor switching element SW1 and a bypass diode DB1 connected in parallel with the first diode D1.
The bypass semiconductor switching element SWB1 and the bypass diode DB1 are composed of semiconductor elements other than the wide bandgap semiconductor element. Further, the bypass diode DB1 is set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first diode D1 and the withstand voltage of the first capacitor C1.
また、第2直列回路SC2がワイドバンドギャップ半導体素子で構成された第1半導体スイッチング素子SW2と、同様にワイドバンドギャップ半導体素子で構成された逆流防止用の第2ダイオードD2とで直列回路を構成している。
また、第2直列回路SC2は、第2半導体スイッチング素子SW2と並列に接続されたバイパス用半導体スイッチング素子SWB2と、第2ダイオードD2と並列に接続されたバイパス用ダイオードDB2とを備えている。
Further, the second series circuit SC2 is composed of a first semiconductor switching element SW2 composed of a wide bandgap semiconductor element and a second diode D2 for backflow prevention similarly composed of a widebandgap semiconductor element. is doing.
Further, the second series circuit SC2 includes a bypass semiconductor switching element SWB2 connected in parallel with the second semiconductor switching element SW2, and a bypass diode DB2 connected in parallel with the second diode D2.
バイパス用半導体スイッチング素子SWB2及びバイパス用ダイオードDB2は、ワイドバンドギャップ半導体素子以外の半導体素子で構成されている。また、バイパス用ダイオードDB2は、第2ダイオードの耐圧及び第2コンデンサC2の耐圧より低い耐圧に設定されている。
ここで、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2と、バイパス用ダイオードDB1及びDB2とは異なるパッケージに収容されている。第1ダイオードD1と第2ダイオードD2も異なるパッケージに収容されている。
The bypass semiconductor switching element SWB2 and the bypass diode DB2 are composed of semiconductor elements other than the wide bandgap semiconductor element. Further, the bypass diode DB2 is set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the second diode and the withstand voltage of the second capacitor C2.
Here, the first diode D1 and the second diode D2 are housed in different packages from the bypass diodes DB1 and DB2. The first diode D1 and the second diode D2 are also housed in different packages.
そして、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2は、降圧チョッパ回路12の短絡故障を生じていない通常動作時に制御装置24によってオンオフ制御される。これに対して、バイパス用半導体スイッチング素子SWB1及びSWB2は、第1直列回路SC1及び第2直列回路SC2の何れか一方が短絡故障状態となったときに制御装置24によってオン状態に制御される。この場合、バイパス用半導体スイッチング素子SWB1及びSWB2は、短絡故障発生時に同時にオン状態に制御してもよく、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)が短絡故障となったときにバイパス用半導体スイッチング素子SWB2(又はSWB1)のみをオン状態とするようにしてもよい。
Then, the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are on / off controlled by the
その他の構成については、前述した第1実施形態と同様の構成を有し、第1実施形態との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第2実施形態によると、第1直列回路SC1及び第2直列回路SC2に短絡故障を生じていない正常状態では、制御装置24によって、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2がオンオフ制御される。これにより、出力コンデンサCoから第1コンデンサC1の電圧値及び第2コンデンサの電圧値の合計値より低くなるように降圧した直流電圧がインバータ13に出力される。
Other configurations have the same configurations as those of the first embodiment described above, and the parts corresponding to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
According to this second embodiment, in the normal state in which the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2 are not short-circuited, the
また、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)が短絡故障となった場合には、第2コンデンサC2の端子間電圧Vc2(又は第1コンデンサC1の端子間電圧Vc1)の増加を電圧センサSV2(又はSV1)で検出することができる。この電圧センサSV2(又はSV1)の検出電圧が制御装置24に供給される。
このため、制御装置24で、端子間電圧Vc2(又はVc1)が予め設定した設定電圧以上となると、インバータ13の各半導体スイッチング素子をオフ状態としてインバータ13及び三相モータ14を降圧チョッパ回路12から切り離す。これと同時に、制御装置24は、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2をオフ状態に制御するとともに、バイパス用半導体スイッチング素子SWB1及びSWB2(又はSWBのみ)をオン状態に制御する。
If the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) has a short-circuit failure, the voltage between the terminals of the second capacitor C2 Vc2 (or the voltage Vc1 between the terminals of the first capacitor C1) is increased. It can be detected by the sensor SV2 (or SV1). The detected voltage of the voltage sensor SV2 (or SV1) is supplied to the
Therefore, when the voltage between terminals Vc2 (or Vc1) in the
したがって、図4に示すように、短絡故障した第1直列回路SC1では、第1半導体スイッチング素子SW1及び第1ダイオードD1とバイパス用半導体スイッチング素子SWB1が導通状態となるので、バイパス用ダイオードDB1のみが逆方向に接続された状態を維持する。これに対して、第2直列回路SC2では、第2ダイオードD2及びバイパス用ダイオードDB2は逆方向に接続された状態を維持し、第2半導体スイッチング素子SW2もオフ状態となっており、バイパス用半導体スイッチング素子SWB2のみが導通状態となる。 Therefore, as shown in FIG. 4, in the first series circuit SC1 in which the short circuit fails, the first semiconductor switching element SW1 and the first diode D1 and the bypass semiconductor switching element SWB1 are in a conductive state, so that only the bypass diode DB1 is in a conductive state. Stay connected in the opposite direction. On the other hand, in the second series circuit SC2, the second diode D2 and the bypass diode DB2 are maintained in a state of being connected in the opposite direction, and the second semiconductor switching element SW2 is also in an off state, so that the bypass semiconductor is used. Only the switching element SWB2 is in a conductive state.
したがって、第2コンデンサC2は、第1直列回路SC1を介して電流が流れるので端子間電圧Vc2が上昇する。しかしながら、第2コンデンサC2の耐圧より低い耐圧に設定されたバイパス用ダイオードCB2の耐圧に達すると、バイパス用ダイオードDB2が降伏して導通状態となる。
このため、第2直列回路SC2が導通状態なることにより、第2コンデンサC2に対して並列な第1バイパス電流路が形成される。したがって、第2コンデンサC2の昇圧が停止されるとともに第2コンデンサC2の放電が開始される。
Therefore, since the current flows through the first series circuit SC1 in the second capacitor C2, the terminal voltage Vc2 rises. However, when the withstand voltage of the bypass diode CB2 set to a withstand voltage lower than the withstand voltage of the second capacitor C2 is reached, the bypass diode DB2 yields and becomes conductive.
Therefore, when the second series circuit SC2 becomes conductive, a first bypass current path parallel to the second capacitor C2 is formed. Therefore, the boosting of the second capacitor C2 is stopped and the discharge of the second capacitor C2 is started.
このバイパス用ダイオードDB2が降伏してバイパス電流路が形成されると、直流電源11が短絡故障している第1直列回路SC1とバイパス用ダイオードDB2の降伏によって短絡状態となる。このため、電流遮断器21(ヒューズ等)によって電流経路が遮断されることにより、降圧チョッパ回路12が停止する。
同様に、第2直列回路SC2が短絡故障した場合には、第1直列回路CS1のバイパス用半導体スイッチング素子SWB1をオン状態に制御することにより、第1コンデンサC1の昇圧をバイパス用ダイオードDB1で保持する。そして,バイパス用ダイオードDB1のカソード電圧が第1コンデンサの耐圧より低い耐圧に達すると、バイパス用ダイオードDB1が降伏して第1直列回路SC1が短絡状態となり、第1コンデンサC1と並列に第2バイパス電流路が形成される。このため、第1コンデンサC1の昇圧が停止されるとともに放電が開始される。
When the bypass diode DB2 yields to form a bypass current path, the
Similarly, when the second series circuit SC2 is short-circuited, the bypass semiconductor switching element SWB1 of the first series circuit CS1 is controlled to be in the ON state, so that the boost of the first capacitor C1 is held by the bypass diode DB1. do. When the cathode voltage of the bypass diode DB1 reaches a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor, the bypass diode DB1 yields and the first series circuit SC1 is short-circuited, and the second bypass is performed in parallel with the first capacitor C1. A current path is formed. Therefore, the boosting of the first capacitor C1 is stopped and the discharge is started.
このバイパス用ダイオードDB1が降伏して第2バイパス電流路が形成されると、直流電源11が短絡故障している第2直列回路SC2とバイパス用ダイオードDB1の降伏によって短絡状態となる。このため、電流遮断器21(ヒューズ等)によって電流経路が遮断されることにより、降圧チョッパ回路12が停止する。
このように、第2実施形態では、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の耐圧に対して、バイパス用ダイオードDB1及びDB2の耐圧を低く設定する。これと同時に、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生した場合に、第2直列回路SC2のバイパス用スイッチング素子SWB2(又は第1直列回路SC1のバイパス用半導体スイッチング素子SWB1)をオン状態とする。
When the bypass diode DB1 yields to form a second bypass current path, the
As described above, in the second embodiment, the withstand voltage of the bypass diodes DB1 and DB2 is set lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. At the same time, when a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the bypass switching element SWB2 of the second series circuit SC2 (or the bypass semiconductor switching element of the first series circuit SC1). SWB1) is turned on.
これにより、第2ダイオードD2(又は第1ダイオードD1)が降伏することにより、第1コンデンサC1(又は第2コンデンサC2)の耐圧破壊を防止することができる。
このとき、降伏させるバイパス用ダイオードDB1及びDB2をワイドバンドギャップ半導体以外の加工の容易な半導体で構成することにより、コンデンサC1及びC2の耐圧より低い耐圧を容易に設定することができる。
As a result, the second diode D2 (or the first diode D1) yields, so that the breakdown voltage of the first capacitor C1 (or the second capacitor C2) can be prevented from breaking down.
At this time, by configuring the bypass diodes DB1 and DB2 to yield with a semiconductor other than the wide bandgap semiconductor that can be easily processed, it is possible to easily set a withstand voltage lower than the withstand voltage of the capacitors C1 and C2.
また、降伏して短絡したバイパス用ダイオードDB1及びDB2は、耐圧破壊することがある。高価なワイドバンドギャップ半導体素子で構成される第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2を降伏させないことで、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2の故障を防止することができる。
また、降伏させるバイパス用ダイオードDB1及びDB2は、ワイドバンドギャップ半導体素子で構成される第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2とは異なるパッケージに収容しているので、バイパス用ダイオードDB1又はDB2の交換時に第1ダイオードD1又は第2ダイオードD2を交換せずに済む利点がある。
Further, the bypass diodes DB1 and DB2 that have yielded and short-circuited may be broken down withstand voltage. By not yielding the first diode D1 and the second diode D2 composed of an expensive wide bandgap semiconductor element, it is possible to prevent the failure of the first diode D1 and the second diode D2.
Further, since the bypass diodes DB1 and DB2 to be yielded are housed in a package different from the first diode D1 and the second diode D2 composed of the wide bandgap semiconductor element, when the bypass diode DB1 or DB2 is replaced. There is an advantage that the first diode D1 or the second diode D2 does not need to be replaced.
さらに、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障時にオン状態とするバイパス用半導体スイッチング素子SB2(又はSB1)は、短絡耐量を超えて破壊される場合がある。そのため、高価なワイドバンドギャップ半導体素子で構成される第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)を導通させないことで、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)の破壊を防止することができる。 Further, the bypass semiconductor switching element SB2 (or SB1) that is turned on when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) has a short circuit failure may be destroyed in excess of the short circuit tolerance. Therefore, by not conducting the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) composed of an expensive wideband gap semiconductor element, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) can be used. It can prevent destruction.
また、バイパス用半導体スイッチング素子SWB1及びSWB2と第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2とを異なるパッケージに収容することにより、バイパス用半導体スイッチング素子SWB1及びSWB2の故障時に第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2を同時に交換せずに済む利点がある。 Further, by housing the bypass semiconductor switching elements SWB1 and SWB2 and the first semiconductor switching elements SW1 and the second semiconductor switching element SW2 in different packages, the first semiconductor switching element when the bypass semiconductor switching elements SWB1 and SWB2 fail. There is an advantage that the SW1 and the second semiconductor switching element SW2 do not need to be replaced at the same time.
次に、本発明の第3実施形態について図5を伴って説明する。
この第3実施形態では、前述した第2の実施形態において、双方向コンバータとして動作可能な構成としたものである。
すなわち、第3実施形態では、図5に示すように、第1直列回路SC1では、第1半導体スイッチング素子SW1と並列に昇圧用ダイオードDBo1を逆並列に接続している。また、第1ダイオードD1と並列に昇圧用半導体スイッチング素子SWBo1を接続している。
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this third embodiment, in the second embodiment described above, the configuration is such that it can operate as a bidirectional converter.
That is, in the third embodiment, as shown in FIG. 5, in the first series circuit SC1, the boosting diode DBo1 is connected in parallel with the first semiconductor switching element SW1 in antiparallel. Further, a step-up semiconductor switching element SWBo1 is connected in parallel with the first diode D1.
また、第2直列回路SC2では、第2ダイオードD2と並列に昇圧用半導体スイッチング素子SWBo2を接続している。また、第2半導体スイッチング素子SW2と並列に昇圧用ダイオードDBo2を逆並列に接続している。
ここで、昇圧用半導体スイッチング素子SWBo1及びSWBo2の耐圧は第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の耐圧より低くなるように設定されている。昇圧用ダイオードDBo1及びDBo2の化学組成は、ワイドバンドギャップ半導体であっても、それ以外であってもよく、パッケージは、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2と同じであっても、別であってもよい。
Further, in the second series circuit SC2, the step-up semiconductor switching element SWBo2 is connected in parallel with the second diode D2. Further, the boost diode DBo2 is connected in parallel with the second semiconductor switching element SW2 in antiparallel.
Here, the withstand voltage of the step-up semiconductor switching elements SWBo1 and SWBo2 is set to be lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. The chemical composition of the boosting diodes DBo1 and DBo2 may be a wide bandgap semiconductor or other than that, and the package may be the same as that of the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2. , May be different.
この第3実施形態によると、制御装置24によって第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2をオンオフ制御することにより、前述した第1実施形態及び第2実施形態と同様に直流電源11の直流電圧より低い直流電圧を出力する降圧チョッパとして動作させることができる。
この降圧チョッパとして動作させる場合には、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)が短絡故障したときに、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオン状態とし、昇圧用半導体スイッチング素子SWBo2(又はSWBo1)を降伏させて第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に対する第1バイパス流路(又は第2バイパス電流路)を形成することができる。
According to this third embodiment, by controlling the on / off control of the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 by the
When operating as this step-down chopper, when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) fails in a short circuit, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is turned on. The boosting semiconductor switching element SWBo2 (or SWBo1) can be yielded to form a first bypass flow path (or second bypass current path) with respect to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1).
一方、三相モータ14からの回生電圧がインバータ13を介して出力側正極端子top及び出力側負極端子tonに入力される場合には、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2をオフ状態に制御するとともに、昇圧用半導体スイッチング素子SWBo1及びSWBo2を制御装置24によってオンオフ制御することより、回生電圧を昇圧して直流電源11を充電する昇圧チョッパとして動作させることができる。
On the other hand, when the regenerative voltage from the three-
この昇圧チョッパとして動作させた場合には、第2直列回路SC2が短絡故障したときに、出力コンデンサCoからの電流がチョッパリアクトル23、昇圧用ダイオードDBo1、第1コンデンサC1、第2直列回路SC2の短絡状態の第2ダイオードD2を通って出力コンデンサCoに流れる。これによって、第1コンデンサC1の端子間電圧Vc1が昇圧される。
When operated as this boost chopper, when the second series circuit SC2 fails due to a short circuit, the current from the output capacitor Co is the
このとき、第1コンデンサC1の端子間電圧Vc1が電圧センサSV1で検出され、検出された端子間電圧Vc1が制御装置24へ供給される。この制御装置24で、端子間電圧Vc1が予め設定した設定電圧を超えると、第2直列回路SC2の短絡故障であることを検出し、第1直列回路SC1の昇圧用半導体スイッチング素子SWBo1をオン状態に制御する。
At this time, the terminal voltage Vc1 of the first capacitor C1 is detected by the voltage sensor SV1, and the detected terminal voltage Vc1 is supplied to the
このため、出力コンデンサCoからの電流がチョッパリアクトル23、バイパス用半導体スイッチング素子SWB1、第2直列回路SC2の短絡した第2ダイオードD2を通って出力コンデンサCoに戻る第1コンデンサC1と並列な第2バイパス電流路が形成される。
したがって、第1コンデンサC1の昇圧が停止されるとともに、放電が開始され、第1コンデンサC1の耐圧破壊が防止される。
Therefore, the current from the output capacitor Co returns to the output capacitor Co through the
Therefore, the boosting of the first capacitor C1 is stopped and the discharge is started to prevent the breakdown voltage of the first capacitor C1 from being destroyed.
また、第1直列回路SC1に短絡故障が発生した場合には、出力コンデンサCoからの電流がチョッパリアクトル23、第1直列回路SC1の短絡状態の第1ダイオード、第2コンデンサC2昇圧用ダイオードDBo2を通って出力コンデンサCoに戻る電流路が形成される。これによって、第2コンデンサC2の端子間電圧Vc2が昇圧される。
このとき、第2コンデンサC2の端子間電圧Vc2が電圧センサSV2で検出され、検出された端子間電圧Vc2が制御装置24へ供給される。この制御装置24で、端子間電圧Vc2が予め設定した設定電圧を超えると、第2直列回路SC2が短絡故障であることを検出し、第2直列回路SC2の昇圧用半導体スイッチング素子SWBo2をオン状態に制御する。
When a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1, the current from the output capacitor Co causes the
At this time, the terminal voltage Vc2 of the second capacitor C2 is detected by the voltage sensor SV2, and the detected terminal voltage Vc2 is supplied to the
このため、出力コンデンサCoからの電流がチョッパリアクトル23、昇圧用半導体スイッチング素子SWBo1、第2直列回路SC2の短絡した第2ダイオードD2を通って出力コンデンサCoに戻る第2コンデンサC2と並列な第1バイパス電流路が形成される。
したがって、第2コンデンサC2の昇圧が停止されるとともに、放電が開始され、第2コンデンサC2の耐圧破壊が防止される。
Therefore, the current from the output capacitor Co returns to the output capacitor Co through the
Therefore, the boosting of the second capacitor C2 is stopped and the discharge is started to prevent the breakdown voltage of the second capacitor C2 from being destroyed.
また、降圧チョッパとして動作させる場合に、バイパス電流路の形成は、昇圧用半導体スイッチング素子SWBo1又はSWBo2をオン状態に制御する代わりに昇圧用半導体スイッチング素子SWBo1又はSWBo2を降伏させるようにしてもよい。
この第3の実施形態によると、入力側及び出力側を入れ替え可能な双方向コンバータの昇圧用半導体スイッチング素子SWBo1又はSWBo2を使用して第1コンデンサC1又は第2コンデンサC2のバイパス電流路を形成するので、前述した第1実施形態又は第2実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Further, when operating as a step-down chopper, the formation of the bypass current path may cause the step-up semiconductor switching element SWBo1 or SWBo2 to yield instead of controlling the step-up semiconductor switching element SWBo1 or SWBo2 to be in the ON state.
According to this third embodiment, the bypass current path of the first capacitor C1 or the second capacitor C2 is formed by using the step-up semiconductor switching element SWBo1 or SWBo2 of the bidirectional converter whose input side and output side can be exchanged. Therefore, the same action and effect as those of the first embodiment or the second embodiment described above can be obtained.
次に、本発明の第4実施形態について図6を伴って説明する。
この第4実施形態では、前述した第1実施形態において第1ダイオード及び第2ダイオードにバイパス電流路を形成するようにしたものである。
すなわち、第4実施形態では、図6に示すように、前述した第1実施形態において、第1ダイオードD1と並列にバイパス用半導体スイッチング素子SWB3を接続し、第2ダイオードD2にも並列にバイパス用半導体スイッチング素子SWB4を接続した構成を有する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fourth embodiment, the bypass current path is formed in the first diode and the second diode in the first embodiment described above.
That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, in the first embodiment described above, the bypass semiconductor switching element SWB3 is connected in parallel with the first diode D1, and the bypass semiconductor switching element SWB3 is also connected in parallel with the second diode D2. It has a configuration in which a semiconductor switching element SWB4 is connected.
ここで、バイパス用半導体スイッチング素子SWB3及びWB4はゲート端子が制御装置24に接続され、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障を検出したときに、バイパス用半導体スイッチング素子SWB4(又はSWB3)をオン状態に制御される。
その他の構成は第1実施形態と同様の構成を有し、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
Here, in the bypass semiconductor switching elements SWB3 and WB4, when the gate terminal is connected to the
Other configurations have the same configuration as that of the first embodiment, and the corresponding portions with those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
この第4実施形態によると、降圧チョッパ動作を行う場合には制御装置24によってバイパス用半導体スイッチング素子SWB3及びSWB4がオフ状態に制御されることにより、第1実施形態と同様の動作を行う。
また、降圧チョッパ動作中に、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生すると、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)が昇圧される。
According to the fourth embodiment, when the step-down chopper operation is performed, the bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB4 are controlled to the off state by the
Further, if a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) during the step-down chopper operation, the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted.
この第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障を制御装置24が検出すると、第1実施形態と同様に第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオン状態とする。これと同時に、制御装置24は、第2直列回路SC2のバイパス用半導体スイッチング素子SWB4(又は第1直列回路SC1のバイパス用半導体スイッチング素子SWB3)をオン状態に制御する。
When the
したがって、第2直列回路SC2(又は第1直列回路SC1)が短絡状態となり、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に対する第1バイパス電流路(又は第2バイパス電流路)が形成され、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の昇圧が停止されて放電が開始される。このため、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。 Therefore, the second series circuit SC2 (or the first series circuit SC1) is short-circuited, and a first bypass current path (or second bypass current path) is formed with respect to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). 2 The boosting of the capacitor C2 (or the first capacitor C1) is stopped and the discharge is started. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage failure of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1).
この場合、オン状態となる第2半導体スイッチング素子SW2及びバイパス用半導体スイッチング素子SWB4(又は第1半導体スイッチング素子SW1及びバイパス用半導体スイッチング素子SWB3)は、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊するか、直流電源11からの電流が短絡により増大して短絡耐量を超えて短絡破壊に至る場合がある。
In this case, the second semiconductor switching element SW2 and the bypass semiconductor switching element SWB4 (or the first semiconductor switching element SW1 and the bypass semiconductor switching element SWB3) that are turned on are the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). Since the charge is discharged, the short-circuit failure may be exceeded in excess of the short-circuit withstand capacity, or the current from the
しかしながら、第2半導体スイッチング素子SW2及びバイパス用半導体スイッチング素子SWB4(又は第1半導体スイッチング素子SW1及びバイパス用半導体スイッチング素子SWB3)の破壊時のエネルギは、コンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。その後、直流電源11からの電流はヒューズを含む電流遮断器21によって遮断され、降圧チョッパ回路12が停止する。
However, the energy at the time of destruction of the second semiconductor switching element SW2 and the bypass semiconductor switching element SWB4 (or the first semiconductor switching element SW1 and the bypass semiconductor switching element SWB3) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor. This can be tolerated. After that, the current from the
なお、第1ダイオードD1(又は第2ダイオードD2)の代わりに並列するバイパス用半導体スイッチング素子SWB3(又はSWB4)が短絡故障した場合も第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)が短絡状態となることに変わりはないので、上記と同様の動作で第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。
第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障時に、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)を耐圧破壊から保護するために、第2半導体スイッチング素子SW2及びバイパス用半導体スイッチング素子SWB4(又は第1半導体スイッチング素子SW1及びバイパス用半導体スイッチング素子SWB3)が耐圧破壊される。
Even if the bypass semiconductor switching element SWB3 (or SWB4) in parallel instead of the first diode D1 (or the second diode D2) fails due to a short circuit, the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) is in a short-circuit state. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from being destroyed by the same operation as described above.
In order to protect the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from breakdown voltage failure in the event of a short circuit failure of the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second semiconductor switching element SW2 and the bypass semiconductor switching element The withstand voltage of SWB4 (or the first semiconductor switching element SW1 and the bypass semiconductor switching element SWB3) is destroyed.
このため、第2半導体スイッチング素子SW2及びバイパス用半導体スイッチング素子SWB4(又は第1半導体スイッチング素子SW1及びバイパス用半導体スイッチング素子SWB3)と第2ダイオードD2(又は第1ダイオードD1)とは1つのモジュール(パッケージ)となっていないものを使用する。これにより、半導体スイッチング素子SW2及びSWB4(又はSW1及びSWB3)の交換時に第2ダイオードD2(又は第1ダイオードD1)を交換せずに済む利点がある。特に、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2として高価なSiC-SBDのような高価なワイドバンドギャップ半導体を使用するときには、ダイオードD1及びD2を半導体スイッチング素子SW1,SWB3及びSW2,SWB4)とは別のパッケージに収容することにより、不要な交換をせずに済み、経済的である。 Therefore, the second semiconductor switching element SW2 and the bypass semiconductor switching element SWB4 (or the first semiconductor switching element SW1 and the bypass semiconductor switching element SWB3) and the second diode D2 (or the first diode D1) are combined into one module (or the first diode D1). Use the one that is not a package). This has the advantage that the second diode D2 (or the first diode D1) does not have to be replaced when the semiconductor switching elements SW2 and SWB4 (or SW1 and SWB3) are replaced. In particular, when an expensive wide bandgap semiconductor such as an expensive SiC-SBD is used as the first diode D1 and the second diode D2, the diodes D1 and D2 are separated from the semiconductor switching elements SW1, SWB3 and SW2, SWB4). By housing it in the package of, it is economical because it does not require unnecessary replacement.
なお、上記第4実施形態において、図示しないが半導体スイッチング素子SW1及びSW2と逆並列にダイオードを接続することにより、双方向コンバータとして使用することができる。
次に、本発明の第5実施形態について図6を伴って説明する。
この第5実施形態では、前述した第4実施形態において、直列回路のバイパス電流経路の形成方法を変更したものである。
In the fourth embodiment, although not shown, by connecting a diode in antiparallel to the semiconductor switching elements SW1 and SW2, it can be used as a bidirectional converter.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fifth embodiment, the method of forming the bypass current path of the series circuit is changed in the fourth embodiment described above.
すなわち、第5実施形態では、上述した第4実施形態と回路構成上は同一であるが、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2をワイドバンドギャップ半導体素子以外の半導体素子で構成するとともに、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の耐圧よりも低い耐圧に設定されている。
そして、制御装置24では、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生したことを検出したときに、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオフ状態に制御する。
That is, in the fifth embodiment, the circuit configuration is the same as that of the fourth embodiment described above, but the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are configured by semiconductor elements other than the wideband gap semiconductor element. At the same time, the withstand voltage is set to be lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2.
Then, when the
この第5実施形態によると、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生したときに、第2直列回路SC2のバイパス用半導体スイッチング素子SWB4がオン状態に、第2半導体スイッチング素子SW2がオフ状態に(又は第1直列回路SC1のバイパス用半導体スイッチング素子SWB3がオン状態に、第1半導体スイッチング素子SW1がオフ状態に)制御される。 According to the fifth embodiment, when a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the bypass semiconductor switching element SWB4 of the second series circuit SC2 is turned on and the second semiconductor is turned on. The switching element SW2 is controlled to be in the off state (or the bypass semiconductor switching element SWB3 of the first series circuit SC1 is in the on state, and the first semiconductor switching element SW1 is in the off state).
このため、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生したときに、第2直列回路SC2(又は第1直列回路SC1)が不導通状態を維持するので、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)が直列共振電流によって昇圧される。しかしながら、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)の耐圧が第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧より低く設定されている。このため、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)のドレイン電圧が耐圧に達すると、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)が降伏して導通状態となる。したがって、第2直列回路SC2(又は第1直列回路SC1)が導通状態となって第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に対する第1バイパス電流路(又は第2バイパス電流路)が形成される。これにより、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。 Therefore, when a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2), the second series circuit SC2 (or the first series circuit SC1) maintains a non-conducting state, so that the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted by the series resonance current. However, the withstand voltage of the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is set lower than the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). Therefore, when the drain voltage of the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) reaches the withstand voltage, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) yields and becomes conductive. .. Therefore, the second series circuit SC2 (or the first series circuit SC1) becomes a conductive state, and a first bypass current path (or a second bypass current path) for the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is formed. .. This makes it possible to prevent the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from breaking down.
このとき、バイパス用半導体スイッチング素子SWB4(又はバイパス用半導体スイッチング素子SWB3)は第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊する場合がある。しかしながら、バイパス用半導体スイッチング素子SWB4(又はSWB3)の破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。 At this time, since the bypass semiconductor switching element SWB4 (or the bypass semiconductor switching element SWB3) discharges the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), the short-circuit endurance may be exceeded and short-circuit failure may occur. However, since the energy at the time of destruction of the bypass semiconductor switching element SWB4 (or SWB3) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated.
その後、直流電源11からの電流は、ヒューズを含む電流遮断器21によって遮断され、降圧チョッパ回路12を含む電力変換装置が停止する。
なお、第1ダイオードD1(又は第2ダイオードD2)の代わりに並列するバイパス用半導体スイッチング素子SWB3(又はSWB4)が短絡故障した場合も第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)が短絡状態となることに変わりはないので、上記と同様の動作で第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。
After that, the current from the
Even if the bypass semiconductor switching element SWB3 (or SWB4) in parallel instead of the first diode D1 (or the second diode D2) fails due to a short circuit, the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) is in a short-circuit state. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from being destroyed by the same operation as described above.
この第5実施形態でも上述した第4実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
次に、本発明の第6実施形態について図7を伴って説明する。
この第6実施形態は、短絡故障が発生してコンデンサの耐圧破壊を防止する際に、通常動作を行う素子の耐圧破壊を防止するようにしたものである。
すなわち、第6実施形態では、図7に示すように、前述した第4実施形態の構成において、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2と並列にワイドバンドギャップ半導体以外の廉価な半導体スイッチング素子であるバイパス用半導体スイッチング素子SWB5及びSWB6を接続した構成を有する。これらバイパス用半導体スイッチング素子SWB3~SWB6の耐圧は、通常の降圧チョッパ動作時の第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2や第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2の電圧サージで到達する電圧よりも高い耐圧を有し、通常の降圧チョッパ動作時には支障がないように設定されている。
Even in this fifth embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment described above can be obtained.
Next, the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
In the sixth embodiment, when a short-circuit failure occurs and the withstand voltage of the capacitor is prevented from being broken, the withstand voltage of the element that normally operates is prevented from being broken.
That is, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 7, in the configuration of the fourth embodiment described above, an inexpensive semiconductor other than the wide bandgap semiconductor is connected in parallel with the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2. It has a configuration in which the bypass semiconductor switching elements SWB5 and SWB6, which are switching elements, are connected. The withstand voltage of these bypass semiconductor switching elements SWB3 to SWB6 is the voltage reached by the voltage surge of the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, the first diode D1 and the second diode D2 during normal step-down chopper operation. It has a higher withstand voltage than that, and is set so as not to interfere with normal step-down chopper operation.
その他の構成については第5実施形態と同様の構成を有するので、図6との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
なお、バイパス用半導体スイッチング素子SWB3~SWB6は、ゲート端子が制御装置24に接続されて、通常の降圧チョッパ動作時には、全てオフ状態に制御され、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障を検出したときに、バイパス用半導体スイッチング素子SWB4及びSWB6(又はSWB3及びSWB5)をオン状態に制御する。
Since other configurations have the same configurations as those of the fifth embodiment, the same reference numerals are given to the parts corresponding to those in FIG. 6, and the detailed description thereof will be omitted.
The bypass semiconductor switching elements SWB3 to SWB6 are all controlled to the off state when the gate terminal is connected to the
この第6実施形態によると、降圧チョッパ動作については制御装置24によってバイパス用半導体スイッチング素子SWB3~SWB6がオフ状態に制御されるので、前述した第1~第5の実施形態と同様の動作を行う。
この降圧チョッパの開始時又は動作中に、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生すると前述した第1~第5の実施形態と同様に第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)が直列共振電流によって昇圧される。
According to the sixth embodiment, as for the step-down chopper operation, the bypass semiconductor switching elements SWB3 to SWB6 are controlled to the off state by the
If a short circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) at the start or during the operation of the step-down chopper, the second capacitor C2 (or the second capacitor C2) is the same as in the first to fifth embodiments described above. 1 Capacitor C1) is boosted by the series resonance current.
この短絡故障が制御装置24で検出されると、制御装置24は、第2直列回路SC2の第2半導体スイッチング素子SW2をオフ状態に、バイパス用半導体スイッチング素子SWB4及びSWB6をオン状態に(又は第1直列回路SC1の第1半導体スイッチング素子SW1をオフ状態に、バイパス用半導体スイッチング素子SWB3及びSWB5をオン状態に)制御する。
When this short circuit failure is detected by the
このため、第2直列回路SC2がバイパス用半導体スイッチング素子SWB4及びSWB6(又は第1直列回路SC1がバイパス用半導体スイッチング素子SWB3及びSWB5)によって導通状態となって、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に対する第1バイパス電流路(又は第2バイパス電流路)が形成される。これによって、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の昇圧が停止され、電荷が放電される。このため、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。 Therefore, the second series circuit SC2 is brought into a conductive state by the bypass semiconductor switching elements SWB4 and SWB6 (or the first series circuit SC1 is a bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB5), and the second capacitor C2 (or the first capacitor) A first bypass current path (or second bypass current path) for C1) is formed. As a result, the boosting of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is stopped, and the electric charge is discharged. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage failure of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1).
このとき、バイパス用半導体スイッチング素子SWB4及びSWB6(又はSWB3及びSWB5)は第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊する場合がある。しかしながら、バイパス用半導体スイッチング素子SWB4及びSWB6(又はSWB3及びSWB6)の破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。 At this time, since the bypass semiconductor switching elements SWB4 and SWB6 (or SWB3 and SWB5) discharge the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), the short-circuit endurance may be exceeded and the short-circuit fracture may occur. However, since the energy at the time of destruction of the bypass semiconductor switching elements SWB4 and SWB6 (or SWB3 and SWB6) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated.
その後、直流電源11からの電流は、ヒューズを含む電流遮断器21によって遮断され、降圧チョッパ回路12を含む電力変換装置が停止する。
なお、第1半導体スイッチング素子SW1(又は第2半導体スイッチング素子SW2)又は第1ダイオードD1(又は第2ダイオードD2)の代わりに並列するバイパス用半導体スイッチング素子SWB3又はSWB5(若しくはSWB4又はSWB6)が短絡故障した場合も第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)が短絡状態となることに変わりはないので、上記と同様の動作で第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。
After that, the current from the
The bypass semiconductor switching element SWB3 or SWB5 (or SWB4 or SWB6) parallel to the first semiconductor switching element SW1 (or the second semiconductor switching element SW2) or the first diode D1 (or the second diode D2) is short-circuited. Even if a failure occurs, the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) will still be in a short-circuited state, so that the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) will be destroyed by the same operation as above. Can be prevented.
この第6実施形態でも上述した第5実施形態と同様の作用効果を得ることができる他、通常の降圧チョッパ動作時に使用する第1半導体スイッチング素子SW1、第1ダイオードD1、第2半導体スイッチング素子SW2及び第2ダイオードD2が耐圧破壊されることがない。このため、高性能な降圧チョッパ用途のワイドバンドギャップ半導体で構成される第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2とは別の安価な半導体を適用することができる。しかも、バイパス用半導体スイッチング素子SWB3及びSWB5とSWB4及びSWB6とを第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2とは別のパッケージに収容することにより、安価なバイパス用半導体スイッチング素子SWB3及びSWB5(又はSWB4及びSWB6)のみを交換すれば済み、交換コストを低減できるとともに、交換作業も容易となる。 In addition to being able to obtain the same effects as those in the fifth embodiment described above, this sixth embodiment also has the first semiconductor switching element SW1, the first diode D1, and the second semiconductor switching element SW2 used during normal step-down chopper operation. And the second diode D2 is not broken withstand voltage. Therefore, an inexpensive semiconductor different from the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, which are composed of wide bandgap semiconductors for high-performance step-down chopper applications, can be applied. Moreover, by housing the bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB5 and the SWB4 and SWB6 in a package different from the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, the inexpensive bypass semiconductor switching elements SWB3 and SWB5 Only (or SWB4 and SWB6) need to be replaced, the replacement cost can be reduced, and the replacement work becomes easy.
次に、本発明の第7実施形態について図8を伴って説明する。
この第7実施形態は、第1直列回路及び第2直列回路に跨がってコンデンサのバイパス流路を形成するようにしたものである。
すなわち、第7実施形態では、図8に示すように、前述した第1の実施形態において、第1直列回路SC1の第1半導体スイッチング素子SW1及び第1ダイオードD1の接続点と、第2直列回路SC2の第2半導体スイッチング素子SW2及び第2ダイオードD2の接続点との間にバイパス用半導体スイッチング素子SWB7が接続された構成を有する。
Next, the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this seventh embodiment, a bypass flow path of the capacitor is formed across the first series circuit and the second series circuit.
That is, in the seventh embodiment, as shown in FIG. 8, in the above-mentioned first embodiment, the connection point of the first semiconductor switching element SW1 and the first diode D1 of the first series circuit SC1 and the second series circuit. It has a configuration in which the bypass semiconductor switching element SWB7 is connected between the connection point of the second semiconductor switching element SW2 of the SC2 and the second diode D2.
バイパス用半導体スイッチング素子SWB7はワイドバンドギャップ半導体以外の半導体で構成され、通常の降圧チョッパ動作時の第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2の電圧サージで到達する電圧よりも高い耐圧に設定され、通常の降圧チョッパ動作時には支障がない。
バイパス用半導体スイッチング素子SWB7は、ゲート端子が制御装置24に接続され、通常の降圧チョッパ動作時にはオフ状態に制御され、第1直列回路SC1又は第2直列回路SC2の短絡故障を検出したときに、オン状態に制御される。
The bypass semiconductor switching element SWB7 is composed of a semiconductor other than the wideband gap semiconductor, and is set to a withstand voltage higher than the voltage reached by the voltage surge of the first diode D1 and the second diode D2 during normal step-down chopper operation. There is no problem when the step-down chopper is operating.
When the gate terminal of the bypass semiconductor switching element SWB7 is connected to the
その他の構成については第1実施形態と同様の構成を有し、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第7実施形態によると、通常の降圧チョッパ動作時にはバイパス用半導体スイッチング素子SWB7がオフ状態に制御されるので、前述した第1実施形態と全く同一の構成となり、第1実施形態と同様の動作を行う。
Other configurations have the same configuration as that of the first embodiment, and the corresponding portions with those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
According to this seventh embodiment, since the bypass semiconductor switching element SWB7 is controlled to the off state during the normal step-down chopper operation, the configuration is exactly the same as that of the first embodiment described above, and the operation is the same as that of the first embodiment. I do.
通常の降圧チョッパ動作中又は降圧チョッパ動作の開始時に、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生したときには、第1実施形態と同様に、直列共振電流が第2コンデンサC2(又は第コンデンサC1)に流れる。このため、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)が昇圧される。
この第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の端子間電圧Vc2(又はVc1)が電圧センサSV2(又はSV1)で検出されて制御装置24に供給される。この制御装置24は、端子間電圧Vc2(又はVc1)が予め設定した設定値以上となって、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)で短絡故障が発生したことを検出すると、バイパス用半導体スイッチング素子SWB7と第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオン状態に制御する。
When a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) during the normal step-down chopper operation or at the start of the step-down chopper operation, the series resonance current is the second capacitor as in the first embodiment. It flows to C2 (or the first capacitor C1). Therefore, the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted.
The voltage between terminals Vc2 (or Vc1) of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is detected by the voltage sensor SV2 (or SV1) and supplied to the
これにより、短絡故障した第1直列回路SC1の第1半導体スイッチング素子SW1、バイパス用半導体スイッチング素子SWB7及び第2半導体スイッチング素子SW2を通じて第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に対する第1バイパス電流路(又は第2バイパス電流路)が形成される。このため、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)への直列共振電流の供給が停止されるとともに、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の電荷が放電される。したがって、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊が防止される。 As a result, the first bypass current path to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) through the first semiconductor switching element SW1, the bypass semiconductor switching element SWB7, and the second semiconductor switching element SW2 of the first series circuit SC1 that has failed due to a short circuit. (Or a second bypass current path) is formed. Therefore, the supply of the series resonance current to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is stopped, and the charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is discharged. Therefore, the breakdown voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is prevented from breaking down.
このとき、バイパス用半導体スイッチング素子SWB7及び第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)は第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊する場合がある。しかしながら、バイパス用半導体スイッチング素子SWB7及び第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)の破壊時のエネルギは、コンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。 At this time, the bypass semiconductor switching element SWB7 and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) discharge the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), so that the short circuit withstand is exceeded. May be destroyed. However, since the energy at the time of destruction of the semiconductor switching element SWB7 for bypass and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated. ..
その後、直流電源11からの電流は、ヒューズを含む電流遮断器21によって遮断され、降圧チョッパ回路12を含む電力変換装置が停止する。
この第7実施形態では、バイパス用半導体スイッチング素子SWB7は、通常の降圧チョッパ動作では使用しない素子であるため、高性能なチョッパ用途の第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2とは別の、安価な半導体を使用することができる。しかも、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2に対するバイパス電流路を共通のバイパス用半導体スイッチング素子SWB7で形成することができ、少ない半導体素子数でバイパス流路を形成することができる。
After that, the current from the
In this seventh embodiment, since the bypass semiconductor switching element SWB7 is an element that is not used in the normal step-down chopper operation, it is different from the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 for high-performance chopper applications. , Inexpensive semiconductors can be used. Moreover, the bypass current path for the first capacitor C1 and the second capacitor C2 can be formed by the common bypass semiconductor switching element SWB7, and the bypass flow path can be formed with a small number of semiconductor elements.
短絡故障時に第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)は短絡破壊される。このため、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)と第2ダイオードD2(又は第1ダイオードD1)とは一つのモジュールとはなっていないものを使用することにより、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)の交換時に第2ダイオードD2(又は第1ダイオードD1)を交換せずに済む利点がある。特に、ダイオードD1及びD2としてSiC-SBDのような高価なワイドバンドギャップ半導体を使用する際には、ダイオードD1及びD2を半導体スイッチング素子SW1及びSW2とは別のパッケージとすることで、不要な交換をせずに済み、経済的である。 At the time of a short circuit failure, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is short-circuited and destroyed. Therefore, by using a second semiconductor switching element SW2 (or a first semiconductor switching element SW1) and a second diode D2 (or a first diode D1) that are not one module, the second semiconductor is used. There is an advantage that it is not necessary to replace the second diode D2 (or the first diode D1) when the switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is replaced. In particular, when an expensive wide bandgap semiconductor such as SiC-SBD is used as the diodes D1 and D2, the diodes D1 and D2 are packaged separately from the semiconductor switching elements SW1 and SW2, so that unnecessary replacement is unnecessary. It is economical because it does not have to be done.
なお、上記第7実施形態では、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障時に第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオン状態に制御する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2の耐圧を第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の耐圧よりも低く設定し、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障時に第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオフ状態とするようにしてもよい。 In the seventh embodiment, a case where the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is controlled to be in the ON state when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) is short-circuited will be described. did. However, the present invention is not limited to the above configuration, and the withstand voltage of the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 is set lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. The second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) may be turned off at the time of a short circuit failure of the series circuit SC1 (or the second series circuit SC2).
この場合には、直列共振電流が第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に供給されて端子間電圧Vc2(又はVc1)が昇圧されて、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)の耐圧に到達したときに、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW2)が降伏し、短絡破壊して第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に対するバイパス電流路が形成される。これによって、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。 In this case, the series resonance current is supplied to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), the terminal voltage Vc2 (or Vc1) is boosted, and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element) is increased. When the withstand voltage of SW1) is reached, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW2) yields and is short-circuited to form a bypass current path for the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). Will be done. This makes it possible to prevent the breakdown voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from breaking down.
次に、本発明の第8実施形態について図9を伴って説明する。
この第8実施形態では、上記第7実施形態のバイパス用半導体スイッチング素子をバイパス用ダイオードに置換したものである。
すなわち、第8実施形態では、図9に示すように、第7実施形態におけるバイパス用半導体スイッチング素子SWB7を省略し、これに代えてバイパス用ダイオードDB3を第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2と並列に接続した構成を有する。ここで、バイパス用ダイオードDB3の耐圧は、通常の降圧チョッパ動作時の第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2の電圧サージで到達する電圧よりも高い耐圧となるが第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の耐圧よりは低く設定されている。このため、通常の降圧チョッパ動作には支障がない。
Next, the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the eighth embodiment, the bypass semiconductor switching element of the seventh embodiment is replaced with a bypass diode.
That is, in the eighth embodiment, as shown in FIG. 9, the bypass semiconductor switching element SWB7 in the seventh embodiment is omitted, and the bypass diode DB3 is replaced with the first diode D1 and the second diode D2 in parallel. Has a configuration connected to. Here, the withstand voltage of the bypass diode DB3 is higher than the voltage reached by the voltage surge of the first diode D1 and the second diode D2 during normal step-down chopper operation, but the first capacitor C1 and the second capacitor C2 It is set lower than the withstand voltage of. Therefore, there is no problem in normal step-down chopper operation.
その他の構成については第1及び第7実施形態と同様の構成を有し、図1及び図8との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第8実施形態によると、通常の降圧チョッパ動作において、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2をともにオフ状態とする場合には、チョッパリアクトル23を流れる電流は出力コンデンサCoとの共振によって流れ続けようとする。このため、バイパス用ダイオードDB3に順方向電流が流れ、第1半導体スイッチング素子SW1又は第2半導体スイッチング素子SW2がオン状態となるときに逆回復電流が流れる。第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2をともにオフ状態とするような運転が無い場合、つまり、出力電圧が第1コンデンサC1(又は第2コンデンサC2)の電圧よりも大きな範囲での運転の場合にはバイパス用ダイオードDB3には電流が流れず、運転に影響しない。
Other configurations have the same configurations as those of the first and seventh embodiments, and the corresponding portions of FIGS. 1 and 8 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
According to the eighth embodiment, when both the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2 are turned off in the normal step-down chopper operation, the current flowing through the
第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)に短絡故障が発生し、制御装置24で第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障を検出すると、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオン状態に制御する。
この状態では、バイパス用ダイオードDB3には電流が流れないので、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)を介して第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に直列共振電流が供給される。このため、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の端子間電圧Vc2(又はVc1)が昇圧される。
When a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) and the
In this state, no current flows through the bypass diode DB3, so a series resonance current is supplied to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) via the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2). To. Therefore, the voltage between terminals Vc2 (or Vc1) of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted.
その後、バイパス用ダイオードDB3のカソード電圧が耐圧に到達すると、バイパス用ダイオードDB3が降伏し、短絡破壊される。このため、バイパス用ダイオードDB3及び第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)を通って第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に対する第1バイパス電流路(又は第2バイパス電流路)が形成される。 After that, when the cathode voltage of the bypass diode DB3 reaches the withstand voltage, the bypass diode DB3 yields and is short-circuited and destroyed. Therefore, the first bypass current path (or the second bypass current path) with respect to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) through the bypass diode DB3 and the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1). ) Is formed.
これによって、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の昇圧が停止され、電荷の放電が開始される。このため、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊が防止される。
このとき、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)は第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の電荷を放電するために、短絡耐量を超えて短絡破壊する場合がある。しかしながら、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)の破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいので、これを許容することができる。
As a result, the boosting of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is stopped, and the electric charge is discharged. Therefore, the breakdown voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is prevented from breaking down.
At this time, the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) may be short-circuited and broken beyond the short-circuit withstand capacity in order to discharge the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1). However, since the energy at the time of destruction of the second semiconductor switching element SW2 (or the first semiconductor switching element SW1) is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated.
その後、直流電源11からの電流は、ヒューズを含む電流遮断器21によって遮断され、降圧チョッパ回路12を含む電力変換装置が停止する。
この第8実施形態でも第7実施形態と同様に1つのバイパス用ダイオードDB3で第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2に対するバイパス電流路を形成することができる。
After that, the current from the
Also in this eighth embodiment, as in the seventh embodiment, one bypass diode DB3 can form a bypass current path for the first capacitor C1 and the second capacitor C2.
なお、バイパス用ダイオードDB3に代えて同等の耐圧を有する半導体スイッチング素子に適用することができる。この場合には、半導体スイッチング素子をオフ状態に制御しておくことにより、バイパス用ダイオードDB3と同等の機能を発揮することができる。
次に、本発明の第9実施形態について図10を伴って説明する。
この第9実施形態では、第1直列回路及び第2直列回路にバイパス電流路を形成する場合に代えてコンデンサと並列に新たなバイパス電流路を形成するようにしたものである。
It can be applied to a semiconductor switching element having the same withstand voltage instead of the bypass diode DB3. In this case, by controlling the semiconductor switching element to the off state, the same function as the bypass diode DB3 can be exhibited.
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the ninth embodiment, a new bypass current path is formed in parallel with the capacitor instead of forming the bypass current path in the first series circuit and the second series circuit.
すなわち、第9実施形態では、図10に示すように、前述した第1実施形態における構成において、第1コンデンサC1と並列に第2バイパス電流路を形成するバイパス用半導体スイッチング素子SWB8を接続し、第2コンデンサC2と並列に第1バイパス電流路を形成するバイパス用半導体スイッチング素子SWB9を接続している。
そして、バイパス用半導体スイッチング素子SWB8及びSWB9はゲートが制御装置24に接続され、通常の降圧チョッパ動作時にはオフ状態に制御され、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障を検出したときに、バイパス用半導体スイッチング素子SWB9(又はSWB8)をオン状態に制御する。このとき、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2はオフ状態に制御する。
That is, in the ninth embodiment, as shown in FIG. 10, in the configuration of the first embodiment described above, the bypass semiconductor switching element SWB8 forming the second bypass current path is connected in parallel with the first capacitor C1. A bypass semiconductor switching element SWB9 that forms a first bypass current path is connected in parallel with the second capacitor C2.
The gates of the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9 are connected to the
その他の構成については第1の実施形態と同様の構成を有するので、図1との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第9実施形態によると、通常の降圧チョッパ動作時には、バイパス用半導体スイッチング素子SWB8及びSWB9がオフ状態に制御されることにより、第1実施形態と同様の構成となるので、第1実施形態と同様の降圧チョッパ動作を行う。
Since other configurations have the same configurations as those of the first embodiment, the corresponding portions with those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
According to the ninth embodiment, during the normal step-down chopper operation, the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9 are controlled to the off state, so that the configuration is the same as that of the first embodiment. The same step-down chopper operation is performed.
この降圧チョッパ動作中又は降圧チョッパ動作の開始時に、第1直列回路SC1(または第2直列回路SC2)に短絡故障が発生すると、第1実施形態と同様に第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に直列共振電流が供給される。このため、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)が昇圧される。
この第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)の短絡故障を制御装置24で検出すると、第2半導体スイッチング素子SW2(又は第1半導体スイッチング素子SW1)をオフ状態に制御するとともに、バイパス用半導体スイッチング素子SWB9(又はSWB8)をオン状態に制御する。このため、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に供給されていた直列共振電流がバイパス用半導体スイッチング素子SWB9(又はSWB8)を通じて流れ、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)への直列共振電流の供給が停止されるともに、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の電荷がバイパス用半導体スイッチング素子SWB9(又はSWB8)を通じて放電される。
If a short-circuit failure occurs in the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) during the step-down chopper operation or at the start of the step-down chopper operation, the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is the same as in the first embodiment. ) Is supplied with a series resonance current. Therefore, the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is boosted.
When the
したがって、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。
このとき、バイパス用半導体スイッチング素子SWB9(又はSWB8)は、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の電荷を放電するため、短絡耐量を超えて短絡破壊するか、直流電源11からの電流が短絡により増大して短絡耐量を超えて破壊に至る場合がある。
Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage failure of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1).
At this time, since the bypass semiconductor switching element SWB9 (or SWB8) discharges the electric charge of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1), the short-circuit breakdown exceeds the short-circuit withstand capacity, or the current from the
しかしながら、バイパス用半導体スイッチング素子SWB8及びSWB9の破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。その後、直流電源11からの電流はヒューズを含む電流遮断器21によって遮断され、降圧チョッパ回路12を含む電力変換装置が停止する。
なお、上記第9実施形態では、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2に個別にバイパス用半導体スイッチング素子SWB8及びSWB9を接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図11に示すように、バイパス用半導体スイッチング素子SWB8及びSWB9に代えて耐圧が第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の耐圧より低く設定されたバイパス用ダイオードDB4及びDB5をコンデンサへの充電電流の通過を阻止するように接続してもよい。
However, since the energy at the time of destruction of the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9 is much smaller than the energy at the time of destruction of the capacitor, this can be tolerated. After that, the current from the
In the ninth embodiment, the case where the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9 are individually connected to the first capacitor C1 and the second capacitor C2 has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 11, instead of the bypass semiconductor switching elements SWB8 and SWB9, the bypass diodes DB4 and DB5 whose withstand voltage is set lower than the withstand voltage of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are charged with the capacitor. It may be connected so as to block the passage of the capacitor.
この場合には、第1直列回路SC1(又は第2直列回路SC2)が短絡故障したときに、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)に直列共振電流が供給されて昇圧するが、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の端子間電圧がバイパス用ダイオードDB5(又はDB4)の耐圧に達すると、このバイパス用ダイオードDB5(又はDB4)が降伏する。これにより、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)への直列共振電流がバイパス用ダイオードDB5(又はDB4)で第1バイパス電流路(又は第2バイパス電流路を形成してバイパスされる。したがって、第2コンデンサC2(又は第1コンデンサC1)の耐圧破壊を防止することができる。 In this case, when the first series circuit SC1 (or the second series circuit SC2) fails due to a short circuit, a series resonance current is supplied to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) to boost the voltage. When the voltage between the terminals of the capacitor C2 (or the first capacitor C1) reaches the withstand voltage of the bypass diode DB5 (or DB4), the bypass diode DB5 (or DB4) yields. As a result, the series resonant current to the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) is bypassed by forming the first bypass current path (or the second bypass current path) with the bypass diode DB5 (or DB4). , It is possible to prevent the withstand voltage of the second capacitor C2 (or the first capacitor C1) from being destroyed.
このとき、バイパス用ダイオードDB5(又はDB4)は耐圧破壊されるが、ダイオードの破壊時のエネルギはコンデンサの破壊時のエネルギより遥かに小さいため、これを許容することができる。
その後、直流電源11からの電離流は、ヒューズを含む電流遮断器21によって遮断され、降圧チョッパ回路12を含む電力変換装置が停止する。
At this time, the withstand voltage of the bypass diode DB5 (or DB4) is broken, but this can be tolerated because the energy at the time of breaking the diode is much smaller than the energy at the time of breaking the capacitor.
After that, the ionization flow from the
なお、上記第9の実施形態では、第1コンデンサC1と並列にバイパス用スイッチング素子SWB8又はバイパス用ダイオードDB4を接続し、第2コンデンサC2と並列にバイパス用スイッチング素子SWB9又はバイパス用ダイオードDB5を接続している。しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、例えば第1コンデンサC1と並列にバイパス電流路を形成するとともに、第1直列回路SC1に第1~第6実施形態の何れか1つのバイパス電流路を形成し、第2直列回路SC2のバイパス電流路を省略するようにしてもよい。逆に、第2コンデンサC2と並列にバイパス電流路を形成するとともに、第2直列回路SC2に第1~第6実施形態の何れか1つのバイパス電流路を形成し、第1直列回路SC1のバイパス電流路を省略するようにしてもよい。この場合には、上アーム側及び下アーム側の何れか一方にのみバイパス電流路を形成すれば済む。 In the ninth embodiment, the bypass switching element SWB8 or the bypass diode DB4 is connected in parallel with the first capacitor C1, and the bypass switching element SWB9 or the bypass diode DB5 is connected in parallel with the second capacitor C2. is doing. However, the present invention is not limited to the above configuration, for example, a bypass current path is formed in parallel with the first capacitor C1, and the first series circuit SC1 is one of the first to sixth embodiments. A bypass current path may be formed and the bypass current path of the second series circuit SC2 may be omitted. On the contrary, a bypass current path is formed in parallel with the second capacitor C2, and a bypass current path according to any one of the first to sixth embodiments is formed in the second series circuit SC2 to bypass the first series circuit SC1. The current path may be omitted. In this case, it is sufficient to form the bypass current path only on either the upper arm side or the lower arm side.
以上、本発明の第1~第9実施形態について説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではなく種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、第1直列回路SC1及び第2直列回路SC2の短絡故障の判定は、電圧センサSV1及びSV2で検出した第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の端子間電圧Vc1及びVc2を設定値と比較する場合に限らない。
Although the first to ninth embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and various changes and improvements can be made.
For example, in the determination of the short circuit failure of the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2, the voltage Vc1 and Vc2 between the terminals of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 detected by the voltage sensors SV1 and SV2 are compared with the set values. Not limited to the case.
例えば、制御装置24で、第1コンデンサC1の端子間電圧Vc1及び第2コンデンサC2の端子間電圧Vc2との電圧差±ΔVを算出し、この電圧差±ΔVcの絶対値が予め設定された設定値以上となったときに第1直列回路SC1又は第2直列回路SC2が短絡故障であると判定するようにしてもよい。
また、図12に示すように、第1コンデンサC1に流れる電流を検出する電流センサSI1及び第2コンデンサC2に流れる電流を検出する電流センサSI2を設け、これら電流センサSI1及びSI2で検出した電流Ic1及びIc2が予め設定した設定値以上となったときに、第2直列回路SC2及び第1直列回路SC1が短絡故障であるものと検出することができる。
For example, in the
Further, as shown in FIG. 12, a current sensor SI1 for detecting the current flowing in the first capacitor C1 and a current sensor SI2 for detecting the current flowing in the second capacitor C2 are provided, and the current Ic1 detected by these current sensors SI1 and SI2 is provided. And when Ic2 becomes equal to or more than a preset value, it can be detected that the second series circuit SC2 and the first series circuit SC1 have a short circuit failure.
さらに、図13に示すように、フィルタリアクトル22を流れる電流Ifrを電流センサSIrで検出し、検出した電流Iftが予め設定した設定値以上であるときにフィルタリアクトル22に直列共振電流が流れているものと判断して第1直列回路SC又は第2直列回路SC2の短絡故障を検出することができる。
また、図14に示すように、第1半導体スイッチング素子SW1、第1ダイオードD1、第2半導体スイッチング素子SW2及び第2ダイオードD2のそれぞれについて端子間電圧を検出する電圧センサSV3~SV6を設け、各電圧センサSV3及びSV4で検出した端子間電圧が略零となったときに第1直列回路SC1の短絡故障であることを検出し、電圧センサSV5及びSV6で検出した端子間電圧が略零となったときに第2直列回路SC2の短絡故障であることを検出することができる。
Further, as shown in FIG. 13, the current Ifr flowing through the
Further, as shown in FIG. 14, voltage sensors SV3 to SV6 for detecting the voltage between terminals are provided for each of the first semiconductor switching element SW1, the first diode D1, the second semiconductor switching element SW2, and the second diode D2, and each of them is provided. When the voltage between the terminals detected by the voltage sensors SV3 and SV4 becomes substantially zero, it is detected that the first series circuit SC1 has a short circuit failure, and the voltage between the terminals detected by the voltage sensors SV5 and SV6 becomes substantially zero. At this time, it can be detected that the second series circuit SC2 has a short circuit failure.
この場合、第1半導体スイッチング素子SW1及び対2半導体スイッチング素子SW2の導通時の端子間電圧が零より大きい場合には、図15に示すように、MOSFETのゲートが壊れていないが大きな電流が流れている。MOSFETのゲートが壊れていない場合には、電流が飽和するので、単純には共振回路とはならないが、それでもコンデンサの耐圧を超えるまで充電が進み得ることを想定して、所定値を定めることにより、端子間電圧値から短絡故障を判断することができる。特に、後述の制御端子の状態(運転状態)と組み合わせることで、より詳細な判断が可能となる。 In this case, when the voltage between the terminals of the first semiconductor switching element SW1 and the pair 2 semiconductor switching element SW2 at the time of conduction is larger than zero, as shown in FIG. 15, the gate of the MOSFET is not broken, but a large current flows. ing. If the gate of the MOSFET is not broken, the current will be saturated, so it will not simply be a resonant circuit, but by setting a predetermined value on the assumption that charging can proceed until the withstand voltage of the capacitor is exceeded. , Short circuit failure can be judged from the voltage value between terminals. In particular, by combining it with the state of the control terminal (operating state) described later, more detailed judgment becomes possible.
また、図16に示すように、第1半導体スイッチング素子SW1のゲート・ソース間電圧を電圧センサSV7で検出し、第2半導体スイッチング素子SW2のゲート・ソース間電圧を電圧センサSV8で検出することにより、ゲート・ソース間電圧が所定値以上を継続する場合には、第1半導体スイッチング素子SW1及び第2半導体スイッチング素子SW2で電流が流れ続けることになり、これら半導体スイッチング素子SW1及びSW2の短絡を判断することができる。この場合はMOSFETのゲートで電流は飽和するので、単純には共振回路とはならないが、それでもコンデンサの耐圧を超えることを想定して所定値定めることが考えられる。 Further, as shown in FIG. 16, the gate-source voltage of the first semiconductor switching element SW1 is detected by the voltage sensor SV7, and the gate-source voltage of the second semiconductor switching element SW2 is detected by the voltage sensor SV8. When the gate-source voltage continues to be equal to or higher than a predetermined value, current continues to flow in the first semiconductor switching element SW1 and the second semiconductor switching element SW2, and it is determined that the semiconductor switching elements SW1 and SW2 are short-circuited. can do. In this case, since the current is saturated at the gate of the MOSFET, it is not simply a resonant circuit, but it is conceivable to set a predetermined value on the assumption that the withstand voltage of the capacitor will be exceeded.
また、そのまま半導体スイッチング素子SW1又はSW2が短絡耐量を超えてドレイン・ソース間が短絡状態となると単純に共振回路となって、コンデンサが耐圧に達すると言う場合もあり得る。あるいは、ゲート・ソース間電圧が所定電圧以下を継続するときには、半導体スイッチング素子SW1又はSW2でゲート・ソース間に短絡故障が発生したと判断し、これをドレイン・ソース間短絡故障によるものと判断することも場合によって可能である。あるいは図17に示すようにゲート電流Igを電流センサSI5及びSI6で検出することで半導体スイッチング素子SW1及びSW2の短絡故障を検出することができる。 Further, if the semiconductor switching element SW1 or SW2 exceeds the short-circuit withstand capacity and the drain / source is in a short-circuited state, it may simply become a resonance circuit and the capacitor may reach the withstand voltage. Alternatively, when the gate-source voltage continues to be below a predetermined voltage, it is determined that a short-circuit failure has occurred between the gate and source in the semiconductor switching elements SW1 or SW2, and this is determined to be due to a drain-source short-circuit failure. It is also possible in some cases. Alternatively, as shown in FIG. 17, by detecting the gate current Ig with the current sensors SI5 and SI6, a short-circuit failure of the semiconductor switching elements SW1 and SW2 can be detected.
また、図18に示すように、第1半導体スイッチング素子SW1、第1ダイオードD1、第2ダイオードD2及び第2半導体スイッチング素子SW2を流れる電流を電流センサSI7~SI10で個別に検出することにより、各素子の短絡故障を検出することができる。
半導体スイッチング素子SW1及びSW2は、所定値以上の電流が流れているときに短絡故障と判断することができる。これにより他方のコンデンサが耐圧破壊する虞を判断することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 18, each of the currents flowing through the first semiconductor switching element SW1, the first diode D1, the second diode D2, and the second semiconductor switching element SW2 is individually detected by the current sensors SI7 to SI10. It is possible to detect a short circuit failure of an element.
The semiconductor switching elements SW1 and SW2 can be determined to be short-circuited when a current of a predetermined value or more is flowing. This makes it possible to determine the possibility that the other capacitor will break withstand voltage.
さらに、図19に示すように、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2の接続点と第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2の接続点との間の電流を電流センサSI11で検出することにより、電流が所定値を超えたときに第1直列回路SC1又は第2直列回路SC2の短絡故障を検出することができる。この場合、電流の向きも判断に加えることにより、第1直列回路SC1及び第2直列回路SC2の短絡故障を検出することができる。この場合、第1コンデンサC1、第2コンデンサC2、第1ダイオードD1及び第2ダイオードD2の接続方法が異なる場合(ラミネートによるなど)には適用することができない。 Further, as shown in FIG. 19, the current is detected by the current sensor SI11 between the connection point of the first capacitor C1 and the second capacitor C2 and the connection point of the first diode D1 and the second diode D2. Can detect a short circuit failure of the first series circuit SC1 or the second series circuit SC2 when the value exceeds a predetermined value. In this case, by adding the direction of the current to the determination, the short circuit failure of the first series circuit SC1 and the second series circuit SC2 can be detected. In this case, it cannot be applied when the connection methods of the first capacitor C1, the second capacitor C2, the first diode D1 and the second diode D2 are different (due to laminating, etc.).
また、上記第1~第9実施形態では、直流電源11としてバッテリ、燃料電池等の蓄電池を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、交流電力を整流して直流を得る構成とすることもできる。
Further, in the first to ninth embodiments, the case where a storage battery such as a battery or a fuel cell is applied as the
11…直流電源、12…降圧チョッパ回路、13…インバータ、14…三相モータ、21…電流遮断器、22…フィルタリアクトル、23…チョッパリアクトル、C1…第1コンデンサ、C2…第2コンデンサ、Co…出力コンデンサ、SC0…コンデンサ直列回路、SC1…第1直列回路、SC2…第2直列回路、SW1…第1半導体スイッチング素子、SW2…第2半導体スイッチング素子、D1…第1ダイオード、D2…第2ダイオード、SWB1~SWB9…バイパス用半導体スイッチング素子、DB1~DB5…バイパス用ダイオード 11 ... DC power supply, 12 ... Step-down chopper circuit, 13 ... Inverter, 14 ... Three-phase motor, 21 ... Current breaker, 22 ... Filter reactor, 23 ... Chopper reactor, C1 ... First diode, C2 ... Second capacitor, Co ... Output capacitor, SC0 ... Condenser series circuit, SC1 ... 1st series circuit, SC2 ... 2nd series circuit, SW1 ... 1st semiconductor switching element, SW2 ... 2nd semiconductor switching element, D1 ... 1st diode, D2 ... 2nd Diodes, SWB1 to SWB9 ... Semiconductor switching elements for bypass, DB1 to DB5 ... Diodes for bypass
Claims (11)
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して少なくとも一部が前記第2直列回路に形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して少なくとも一部が前記第1直列回路に形成される第2バイパス電流路とを備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
When the first series circuit is short-circuited, at least a part of the second capacitor is formed in the second series circuit, and the first bypass current path and the second series circuit are short-circuited. A step-down chopper circuit including a second bypass current path at least a part of the first capacitor formed in the first series circuit .
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して形成される第2バイパス電流路とを備え、
前記第1ダイオードは前記第1コンデンサの耐圧より低い耐圧に設定され、前記第2ダイオードは前記第2コンデンサの耐圧より低い耐圧に設定され、前記第2スイッチング素子は前記第1直列回路が短絡した時にオン状態に制御され、前記第1スイッチング素子は前記第2直列回路が短絡した時にオン状態に制御される降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
The first diode is set to a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor, the second diode is set to a withstand voltage lower than the withstand voltage of the second capacitor, and the second switching element is set by the first series circuit. A step- down chopper circuit that is controlled to be in the ON state when a short circuit occurs, and the first switching element is controlled to be in the ON state when the second series circuit is short-circuited.
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して形成される第2バイパス電流路とを備え、
前記第1直列回路は、さらに前記第1スイッチング素子と並列に接続された第1バイパス用スイッチング素子と、前記第1ダイオードと並列に接続され耐圧が前記第1コンデンサの耐圧より低い第1バイパス用ダイオードとを備え、
前記第2直列回路は、さらに前記第2ダイオードと並列に接続され耐圧が前記第2コンデンサの耐圧より低い第2バイパス用ダイオードと、前記第2スイッチング素子と並列に接続された第2バイパス用スイッチング素子とを備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
The first series circuit further includes a first bypass switching element connected in parallel with the first switching element, and a first bypass switch connected in parallel with the first diode and having a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor. Equipped with a diode,
The second series circuit is further connected in parallel with the second diode to have a second bypass diode whose withstand voltage is lower than the withstand voltage of the second capacitor, and a second bypass switching connected in parallel with the second switching element. A step- down chopper circuit equipped with an element.
前記第2直列回路は、さらに前記第2ダイオードと並列に接続された第2昇圧用スイッチング素子と、前記第2スイッチング素子と並列に接続された第2昇圧用ダイオードとを備える請求項1に記載の降圧チョッパ回路。 The first series circuit further includes a first boosting diode connected in parallel with the first switching element and a first boosting switching element connected in parallel with the first diode.
The first aspect of claim 1, wherein the second series circuit further includes a second boosting switching element connected in parallel with the second diode and a second boosting diode connected in parallel with the second switching element. Step-down chopper circuit.
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して形成される第2バイパス電流路とを備え、
前記第1直列回路は、さらに前記第1ダイオードと並列に接続された第1バイパス用スイッチング素子を備え、前記第2直列回路は、さらに前記第2ダイオードと並列に接続された第2バイパス用スイッチング素子を備え、
前記第1直列回路が短絡した時には、前記第2スイッチング素子および第2バイパス用スイッチング素子をオン状態に制御し、
前記第2直列回路が短絡した時には、前記第1スイッチング素子および第1バイパス用スイッチング素子をオン状態に制御する降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
The first series circuit further includes a first bypass switching element connected in parallel with the first diode, and the second series circuit further includes a second bypass switching connected in parallel with the second diode. Equipped with elements
When the first series circuit is short-circuited, the second switching element and the second bypass switching element are controlled to be in the ON state.
A step- down chopper circuit that controls the first switching element and the first bypass switching element to be turned on when the second series circuit is short-circuited.
前記第2ダイオードの耐圧は前記第2コンデンサの耐圧より低く設定される請求項1に記載の降圧チョッパ回路。 The withstand voltage of the first diode is set lower than the withstand voltage of the first capacitor.
The step-down chopper circuit according to claim 1, wherein the withstand voltage of the second diode is set lower than the withstand voltage of the second capacitor.
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して形成される第2バイパス電流路とを備え、
前記第1直列回路は、さらに前記第1スイッチング素子と並列に接続された第1バイパス用スイッチング素子と、前記第1ダイオードと並列に接続された第3バイパス用スイッチング素子とを備え、
前記第2直列回路は、さらに前記第2ダイオードと並列に接続された第4バイパス用スイッチング素子と、前記第2スイッチング素子と並列に接続された第2バイパス用スイッチング素子とを備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
The first series circuit further includes a first bypass switching element connected in parallel with the first switching element, and a third bypass switching element connected in parallel with the first diode.
The second series circuit further includes a fourth bypass switching element connected in parallel with the second diode and a second bypass switching element connected in parallel with the second switching element. circuit.
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して形成される第2バイパス電流路とを備え、
前記第1スイッチング素子及び前記第1ダイオードの接続点と、前記第2ダイオード及び前記第2スイッチング素子の接続点との間に接続され短絡検出時にオン状態に制御される第7バイパス用スイッチング素子をさらに備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
A seventh bypass switching element that is connected between the connection points of the first switching element and the first diode and the connection points of the second diode and the second switching element and is controlled to be on when a short circuit is detected. Further equipped step-down chopper circuit.
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して形成される第2バイパス電流路とを備え、
前記第1スイッチング素子及び前記第1ダイオードの接続点と、前記第2ダイオード及び前記第2スイッチング素子の接続点との間に、前記第1コンデンサの耐圧及び前記第2コンデンサの耐圧より低い耐圧に設定されたバイパス用ダイオードを接続した降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
Between the connection point of the first switching element and the first diode and the connection point of the second diode and the second switching element, the withstand voltage is lower than the withstand voltage of the first capacitor and the withstand voltage of the second capacitor. A step- down chopper circuit to which a set bypass diode is connected.
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して形成される第2バイパス電流路とを備え、
前記第1コンデンサと並列に接続された第8バイパス用スイッチング素子と、前記第2コンデンサと並列に接続された第9バイパス用スイッチング素子とを備え、
前記第1直列回路が短絡した時には前記第9バイパス用スイッチング素子をオン状態に制御し、前記第2直列回路が短絡した時には前記第8バイパス用スイッチング素子をオン状態に制御する降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
An eighth bypass switching element connected in parallel with the first capacitor and a ninth bypass switching element connected in parallel with the second capacitor are provided.
A step- down chopper circuit that controls the ninth bypass switching element to the on state when the first series circuit is short-circuited, and controls the eighth bypass switching element to the on state when the second series circuit is short-circuited. ..
前記正極側電源線及び前記負極側電源線の間で前記正極側電源線に接続された第1コンデンサ及び前記負極側電源線に接続された第2コンデンサのコンデンサ直列回路と、
前記正極側電源線に接続された第1スイッチング素子と第1ダイオードとが直列に接続され、前記第1コンデンサと並列に接続された第1直列回路と、
第2ダイオード及び前記負極側電源線に接続された第2スイッチング素子が直列に接続され、前記第2コンデンサと並列に接続された第2直列回路と、
前記第1直列回路の第1スイッチング素子及び第1ダイオードの接続点に一端が接続されたチョッパリアクトルと、
前記チョッパリアクトルの他端と前記第2直列回路の第2ダイオードと第2スイッチング素子との接続点との間に接続された出力コンデンサとを備えた降圧チョッパ回路であって、
前記第1直列回路が短絡状態となったときに前記第2コンデンサに対して形成される第1バイパス電流路と、前記第2直列回路が短絡状態となったときに前記第1コンデンサに対して形成される第2バイパス電流路とを備え、
前記第1コンデンサに並列に接続され耐圧が前記第1コンデンサの耐圧より低く設定された第4バイパス用ダイオードと、前記第2コンデンサに並列に接続され耐圧が前記第2コンデンサの耐圧より低く設定された第5バイパス用ダイオードとを備える降圧チョッパ回路。 A positive electrode side power supply line connected to the positive electrode of the DC power supply, a negative electrode side power supply line connected to the negative electrode of the DC power supply, and
A capacitor series circuit of a first capacitor connected to the positive electrode side power supply line and a second capacitor connected to the negative electrode side power supply line between the positive electrode side power supply line and the negative electrode side power supply line, and a capacitor series circuit.
A first series circuit in which the first switching element connected to the positive electrode side power supply line and the first diode are connected in series and connected in parallel with the first capacitor,
A second series circuit in which the second diode and the second switching element connected to the negative electrode side power supply line are connected in series and connected in parallel with the second capacitor,
A chopper reactor whose one end is connected to the connection point of the first switching element and the first diode of the first series circuit,
A step-down chopper circuit including the other end of the chopper reactor and an output capacitor connected between the second diode of the second series circuit and the connection point of the second switching element.
The first bypass current path formed for the second capacitor when the first series circuit is short-circuited, and the first capacitor when the second series circuit is short-circuited. With a second bypass current path formed,
A fourth bypass diode connected in parallel to the first capacitor and set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the first capacitor, and a fourth bypass diode connected in parallel to the second capacitor and set to have a withstand voltage lower than the withstand voltage of the second capacitor. A step- down chopper circuit including a fifth bypass diode.
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